浅谈我国放射免疫学的研究现状和临床上的应用
放射免疫学(radioimmunology)是由放射性核素示踪技术的高灵敏性和免疫学抗原抗体反应的高特性相结合的一门边缘学科,毕业论文主要包括三方面的内容,即放射免疫分析(radioimmunoassay,RIA)、放射免疫显像( radioimmunoimaging, RII)和放射免疫治疗(radioimmunotherapy,RIT)。就其基本原理和发展历史而言,三者有相通之处。20世纪90年代以来,非放射性标记免疫分析发展迅速,对放射性核素标记免疫分析提出了严峻挑战。但放射性标记免疫分析并非仅是放射免疫分析(RIA),还包括其他多种方法,而且挑战与机遇并存,故放射性标记免疫分析仍有较大的发展空间。至于放射免疫显像(RII)及放射免疫治疗(RIT),在我国起步较晚,目前正方兴未艾。近年来由于分子生物学、分子免疫学、分子影像学、分子药理学及核医学的蓬勃发展,为放射免疫学的进一步拓展创造了有利条件,它将为医学、生命科学作出新的更大的贡献。
1 放射免疫分析1959年Yalow和Berson创建了放射免疫分析。RIA不仅灵敏度高、特异性强,而且具有操作简便、重复性好和精确性高等优点,故一经问世,其发展速度之快,应用范围之广,在定量分析研究史上殊为罕见,被看作是分析技术史上的重大突破,开辟了医学检测的新纪元。它使那些曾认为无法检测的微量而又具有重要生物活性的物质得以精确定量,为进一步揭开生命的奥秘打开了一道新的通道,使人们有可能在分子水平上重新认识某些生命现象,它为医学、生命科学的发展作出了划时代的贡献。因此, 1977年Yalow和Berson荣获诺贝尔生理学或医学奖。我国RIA起步于1962年,当时首先建立了胰岛素的RIA并应用于临床。之后,RIA kit的生产、测试仪器的研制及其临床应用方面都逐渐发展起来。到20世纪80年代全国各地的大、中医院和部分基层医院都建立放免实验室或放免中心,能进行激素、肽类、抗体等近300种生物活性物质的检测,每年检测数量约5000万人次,取得了极好的社会效益和经济效益。
到20世纪90年代,随着放射免疫分析的进一步发展,在RIA竞争抑制结合基本原理的基础上,又衍生出了多种非放射性核素标记的免疫分析技术,如酶标记免疫分析(enzyme immunoassay,EIA)、化学发光免疫分析( chemiluminescence immunoassay,CLIA)、化学发光酶免疫分析( chemiluminescenceenzyme immunoassay, CLEIA)、荧光免疫分析( fluo-rescent immunoassay, FIA)、时间分辨荧光免疫分析(time-resolved fluorescent immunoassay, TrFIA)及电化学发光免疫分析(electrochemiluminescence immu-noassay,ECLIA)等。
非放射性标记物制备工艺简便,有效期长,不污染环境,实现了分析技术的全自动化,近十余年来发展迅速,已在临床上广泛使用。但它亦有不足之处,因非放标记全自动化分析仪器与其相匹配的试剂,多由国外进口,价格昂贵,比较适用于大型医疗机构大量样品的检测。而RIA虽有缺点,但亦有自身的优势,易于在一般实验室建立检测方法,成本低廉。目前,我国仍是发展中国家,经济水平有待提高,根据当前实际国情来看,RIA在相当一个时期仍可有一定的发展空间。现在国内外许多学者对经典的RIA,在方法学上已进行了许多更新换代的研究,如①以试管固相取代液相。因为试管固相法在抗原抗体免疫反应完成后,不必加分离剂,不必离心,只需测量管的放射性,便可得出待测物的浓度,操作简便快速,可适合大量临床样品的检测,尤其是以洗涤代替离心,降低了非特异性结合,提高了精密度和准确性;②多肽类双抗体夹心法。利用肽类分子片段抗体建立试管固相抗体夹心法,是多肽RIA技术的一大进展,提高了方法的灵敏度和特异性;③多肽或小分子蛋白片段抗体的应用。利用多肽或小分子蛋白质的片段与牛甲状腺球蛋白的结合制成的片段抗体,可以和完整的多肽或小分子蛋白质产生特异性结合反应,并且和125I标记的片段呈现竞争性结合反应。这一发现为应用片段抗体建立RIA测定生物样品中的活性物质提供了理论依据;④采用杂交瘤技术制备出高质量的单克隆抗体(McAb)应用于免疫放射分析( im-munoradiometric assay, IRMA),大大提高了检测的灵敏度和特异性。IRMA用标记抗体作为示踪剂,反应速度比RIA快,灵敏度明显高于RIA,特异性亦比RIA好;⑤将纳米级磁性微粒以共价键结合的方式制成高悬浮性固相抗体,其简便快速的程度和技术参数,已接近化学发光免疫分析的水平。目前,放射性标记免疫分析临床应用的总量已呈减少趋势,但应用品种在不断增加(如细胞因子、可溶性黏附分子、超微量激素及神经递质等的测定),检测水平亦在不断提高。另外,放射性标记免疫分析包括放射免疫分析(RIA)、免疫放射分析(IRMA)及放射受体分析(RRA)等在科研和特殊超微量分析项目中的应用,依然是主角。因此,放射性标记免疫分析将与非放标记免疫分析长期并存。目前放射性标记免疫分析缺乏全自动化仪器,有待研制开发,如能实现,必将有力地推动它的进一步发展。
2 放射免疫显像放射免疫显像(radioimmunoimaging,RII)是以放射性核素标记的某种特异性抗体为显像剂,引入人体后通过抗体与抗原的免疫反应,特异性地聚集在富含相应抗原成分的病灶部位,然后利用核医学显像装置进行平面或断层显像,从而成为特异性诊断疾病的一种新的显像方法。迄今为止,RII在临床上的应用已达数万例,包括结直肠癌、卵巢癌、原发性肝癌、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、肺癌、甲状腺癌、膀胱癌、前列腺癌、黑色素瘤以及淋巴瘤等多种恶性肿瘤,对恶性肿瘤的诊断、鉴别诊断、疗效观察及预后判断均有重要的临床价值。其诊断的灵敏度达70% ~90%,最小可发现1cm甚至<1cm的病灶。
另外,除肿瘤的放射免疫显像外,RII在诊断炎症性疾病、血栓性疾病、以及心肌梗死、心脏移植后排异反应、心肌炎及其它心脏疾病的诊断方面,也均已进入临床应用阶段。目前用于抗体标记的核素主要有99mTc、111In、131I、124I和18F等,由于99mTc的能量合适、半衰期短和易于获得,因此具有较好的临床应用前景。目前RII仍然存在一些问题,如普遍存在靶器官周围正常组织及血液循环中本底高,血内滞留时间长、靶/非靶(T/NT)比值较低的问题,直接影响到放免显像的图像质量。
目前放射免疫显像所用的特异性抗体,大多为通过杂交瘤技术产生的鼠源性单克隆抗体,它对人体来说是一种异种蛋白,职称毕业论文进入人体后可引起免疫反应而产生抗体,即人抗鼠抗体(human antimouse anti-body,HAMA),特别当反复注射时,更易产生HAMA反应,因而使其应用受到限制。近年来,通过基因工程技术对单克隆抗体结构进行改造,已制备出人源化嵌合抗体、分子片段抗体、单链抗体(ScFv)、单区抗体等。这些抗体不但可减少或避免HAMA反应,而且可以明显增加组织穿透力,加快在血中的清除,并增加靶区的放射性。目前,应用生物素-亲和素系统(biotin-avedinsystem,BAS)预定位显像技术(pretangeted image),可以有效地降低本底的放射性水平,明显改善图像质量,提高放射免疫显像的诊断效能。另外,正电子发射断层显像(positron emmissiontomography, PET)、免疫PET以及SPECT/CT或SPECT/CT图像融合技术的应用,也使RII进一步完善,明显提高了RII的诊断效能,对扩大其应用范围和应用价值产生了重要影响,展现了很好的发展前景。图像融合( image fusion)技术是将PET与CT或SPECT与CT两种不同的图像融合成一幅图像的技术,它既利用了CT图像解剖结构清晰的优势,又具有核医学图像反映器官的生理、代谢和功能的特点,把两者的定性和定位功能进行了有机的结合,使其诊断效果更为良好。免疫正电子发射型断层显像(Immuno-positon e-mission tomography, IPET)是将PET断层扫描仪所具有的高灵敏度、高分辩率和定量分析的特性与单抗的高特异性有机地结合起来以提高肿瘤诊断效率的一项崭新的核医学影像诊断技术。免疫PET如同在活体内进行精准的免疫组化染色,逐步将发射正电子的放射性核素标记到单抗上,并用PET扫描仪进行定位显像。
3 放射免疫治疗肿瘤的RIT是放射免疫学的主要组成部分。我国于20世纪80年代初开始这方面的工作。至今世界各地已使用数十种不同肿瘤的单克隆抗体(McAb)与放射性核素交联物,对多种肿瘤进行定位诊断和靶向治疗,RIT已成为核医学研究的热点之一。随着基因工程抗体和人源化抗体等先后获得成功,进一步推动了放射免疫治疗(RIT)的发展。其中, 1987年De Nardo报道131I-Lmy-1治疗恶性B细胞淋巴瘤,公认为RIT临床应用最为成功的实例之一。1997年131I-人鼠嵌合型抗CD20单克隆抗体Rituxan(商品名为美罗华)经美国FDA批准临床应用,用以治疗非霍奇金淋巴瘤(NHL)取得较好疗效。进入21世纪,放射免疫治疗(RIT)在国内外得到充分重视和迅速发展,许多药物已经应用于临床,有多种药物在我国亦已上市。放射免疫治疗又称标记抗体导向治疗或免疫核素靶向治疗,它是在免疫治疗的基础上建立和发展起来的。
RIT是将放射性核素与肿